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实验一 光敏电阻特性参数测量及暗光街灯实验 一、实验目的： 1、了解光敏电阻的电阻特性，掌握光敏电阻的伏安特性及其随光照强度的变化规律。 2、利用光敏电阻的电阻变化特性，将之作为街灯自动点亮与熄灭的传感器件，掌握基于光敏电阻的暗光街灯的工作原理及应用。 二、实验原理： 光敏电阻是最典型的光电效应器件，即其电导率随光照强度而发生变化。半导体光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的光电探测器件。本实验旨在测定光敏电阻在不同光照环境下的电阻值，并测定其伏安特性随光照强度的变化规律。 根据实验测定，光敏电阻的电阻值随光亮度的增大而迅速减小。利用这一特性，设计了暗光街灯演示实验。其原理是当环境变暗时光敏电阻的阻值增大，当亮度降低到一定值时，即光敏电阻值增大到某一阈值时，光电传感电路系统自动点亮小灯泡，从而达到与暗光街灯相似的目的。 三、实验所需单元： 直流稳压电源，光敏电阻，数字电压表，电流（毫安）表，暗光街灯电路，小灯泡（负载），万用表。 四、实验步骤： （一）光敏电阻特性测试 (1) 光敏电阻的暗、亮电阻测定。如图3.1所示，用万用表从光敏电子两端测定它在不同光照条件下的电阻值，将测得的结果填入表格。 光 照 状 况 全 暗 日光灯照射 手电筒斜照射 手电筒直照射 激光照射 光敏电阻值(k() 142.20 14.24 1.60 1.20 0.40 (2) 光敏电阻伏安特性测定。按图1.2所示连接各元件和单元，检查连接无误后，开启电源。用一挡光物（如黑纸片或瓶盖）遮住光敏电阻（视为全暗），分别接插不同的电压U值（可调电压的获取：通过面板“电机控制1”或“电机控制2”的Vin输入5V，Vout可输出如0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0， 4.5，5.0V等不同电压值），利用电流表测定流过光敏电阻的电流值I，数字电压表测定U值。 改变光敏电阻的光照强度（如全暗、日光灯、手电筒、激光照射），重复测定I与U的关系，可得到图1.3所示的伏安特性关系曲线族。 (3) 分析上述测量结果， 进一步了解光敏电阻的光敏特性，掌握其中的变化规律。 注意：5V电源 光 照 状 况 全 暗 室内光照射 手电筒斜照射 手电筒直照射 激光照射 电流值(mA) 输出（0.5v） 0.00 0.036 0.36 0.46 1.00 输出（1.0v） 0.00 0.075 0.80 0.91 1.88 输出（1.5v） 0.01 0.108 1.16 1.56 3.64 输出（2.0v） 0.00 0.13 1.45 1.88 3.98 输出（2.5v） 0.00 0.18 1.96 2.40 5.10 输出（3.0v） 0.00 0.22 2.52 2.78 5.80 输出（3.5v） 0.00 0.25 3.00 3.23 6.86 输出（4.0v） 0.00 0.26 3.52 4.00 7.70 输出（4.5v） 0.00 0.33 4.36 4.50 8.62 输出（5.0v） 0.00 0.36 4.76 5.18 9.45 （二）光敏电阻暗光街灯实验 (1) 按图1.4所示连接各元件和单元，连接＋5V电源。 (2) 检查连接无误后，开启电源。 (3) 用一挡光物（如黑纸片或瓶盖）慢慢靠近实验台上的光敏电阻，也即将光敏电阻上的部分光线挡住时，可观察到小灯泡慢慢由暗变亮；当光敏电阻完全被挡住时，或者室内灯光全部熄灭时，小灯泡亮度达到最亮。这一实验过程与暗光街灯的自动亮暗控制完全相同。适当调节该单元的“增益”旋钮，可改变小灯泡的亮灭区间。 五、注意事项： 直流电源应确认为＋5V，否则有可能毁坏小灯泡。如房间内光线太强（可用手遮挡）或太暗（可采用手电筒照射完成暗光街灯实验），以使光敏电阻正常工作。 实验二 硅光电池的光电特性测量及转速测定实验 一、实验目的： 1、了解硅光电池的工作原理，掌握硅光电池的短路电流、开路电压等特性及其随光强而变化的规律。 2、进一步了解和掌握硅光电池的动态响应特性及其应用。 二、实验原理： 硅光电池是一种利用光生伏特效应的p-n 结光电器件，不需加偏压即可把光能转换成为电能。硅光电池的短路光电流与光照度（光通量）成线性关系，而开路电压与光照度的对数成正比。本实验旨在测定硅光电池的短路电流和开路电压及其变化规律。 当激光束直接照射到硅光电池上时，后者将输出连续的光电流信号；而如果激光束被固定于变速电机轴上的斩光器斩光，则光电池接收到的是被调制的频率为f0的光信号，相应地将输出周期性的光电流信号。将此信号进行调整、放大或滤波，即可得到较理想的波形。 该信号的频率可由示波器测得，进而计算出变速电机此时的转动频率（速度）为：f =